Кирпичный столб с сетчатым армированием.

Произведем расчет кирпичного столба лля наиболее опасного сечения на высоте 2/3H: величина расчетной продольной силы N = 676 кН; величина расчетной продольной силы от длительных нагрузок N_q = 540 кН; эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести сечения = 6,2 см = 62 мм; расчетная высота столба = Н = 3,3 м = 3300 мм; кирпич глиняный полнотелый полусухого пресования.

Решение. Определяем требуемые размеры поперечного сечения столба, принимая величину средних напряжений в кладке  = 2,5 МПа, тогда получим

А = N/σ = 676·10³ /2,5 = 0,27·10⁶мм². Назначаем размеры сечения кирпичного столба с учетом кратности размерам кирпича b = 510 мм и h = 640 мм с А = 510·640 = 0,3264 м².

Так как заданная величина эксцентриситета = 62 мм < 0,17h = 0,17·640=109 мм, то, столб можно проектировать с сетчатым армированием.

Вычисляем максимальное (у наиболее сжатой грани) напряжение в кладке с принятыми размерами сечения:

= 676·10³/(1·0,9·0,2632 ·10⁶·1) = 2,85 МПа,

где = 0,3264·10⁶/(1-2·62/640) = 0,2632·10⁶ мм², а значения коэффициентов принято предварительно ориентировочно. Тогда расчетное сопротивление неармированной кладки должно быть не менее 0,6·2,85 = 1,71 MПa.

Принимаем для кладки столба марку кирпича 150 и марку раствора 50 (R = 1,8 МПа). Так как площадь сечения столба А = 0,3264 м² > 0,3 м², то, расчетное сопротивление кладки не корректируем.

Определим требуемый процент армирования кладки, принимая значение R = 2,85 МПа, тогда получим

>0.1%

где R_s = 0,6·360 = 216 МПа для арматуры диаметром 5 мм класса Bp-I (A_st = 19,6 мм²) с учетом коэффициента условий работы =0,6.

Назначаем шаг сеток s = 158 мм (через каждые два ряда кладки при толщине шва 14 мм), тогда размер ячейки сетки с перекрестным расположением стержней должен быть не менее с=2А_st·100/(μs) = 2·19,6·100/(0,4·158) = 62 мм.

Принимаем размер с = 60 мм, при этом получим μ=2А_st·100/(cs) = 2·19,6·100/(60·158) = =0,41 %, что не превышает предельного значения

%.

Определяем фактическую несущую способность запроектированного сечения кирпичного столба с сетчатым армированием. Для определения коэффициентов продольного изгиба расчетная высота столба при неподвижных шарнирных опорах будет равна l₀ = Н = 3300 мм, соответственно гибкость в плоскости действия изгибающего момента = l₀/h = 3300/640 = 5,2.

Высота сжатой части сечения h_c= h–2 =640 – 2·62=516 мм и соответствующая ей гибкость h_hc = H/h_c = 3300/516 = 6,4. При < 10 находим = 0, тогда коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки, будет равен m_g = 1.

Вычисляем прочностные и деформативные характеристики армированной кладки: расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном сжатии

МПа < 2R=3,6 МПа.

Упругую характеристику кладки с сетчатым армированием:

=500·3,6/5,56=323,74, где α=500 – для глиняного полнотелого кирпича; R_u=kR = 2·1,8 = 3,6 МПа; a R_sku=kR +2R_snμ/100 = 2·1,8 + 2(0,6·395)·0,41/100 = 5,56 МПа.

По величинам гибкостей и и значению упругой характеристики армированной кладки α_sk находим значения коэффициентов продольного изгиба для армированной кладки при внецентренном сжатии φ=0,894 и φ_c=0,851; соответственно получим φ₁ = (φ+φ_c)/2 = (0,894 + 0,851)/2 =0,873.

Коэффициент ω, учитывающий повышение расчетного сопротивления кладки при внецентренном сжатии, где ω= 1+ /h = 1 + 62/640 = 1,1 < 1,45.

Тогда фактическая несущая способность запроектированного кирпичного столба при внецентренном сжатии будет равна N_u = m_g φ₁ R_skbA_c ω= 1·0,873·2,9·0,2632·10⁶·1,1 =732,98 кН.

Так как сечение прямоугольного профиля и b<h, то выполняем проверку несущей способности столба на центральное сжатие в плоскости, перпендикулярной действию изгибающего момента.

Поскольку при центральном сжатии армирование кладки не должно быть более 50R/R_s=50·1,8/216=0,42%> =41%, =0,41 соответственно получим следущие значения прочностных и деформативных характеристик армированной кладки: что не более 2R=3,6Мпа; и при Тогда несушая способность при центральном сжатии составит N_u = m_g φ R_skA = 1·0,86·3,6·0,3264·10⁶=1011кН>732,98

Следовательно, фактическая несущая способность столба будет определяться случаем внецентренного сжатия и составит N_u = 733 кН > N=676 кН, поэтому прочность кирпичного столба обеспечена.

Список литературы:

1. Бородачев Н.А. Автоматизированное проектирование железобетонных и каменных конструкций – М.: Стройиздат, 1995. – 211 с.

2. СНиП 2.03.01 – 84. Бетонные и железобетонные конструкции.

3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). М.: ЦИТП, 1986.

4. Пособие по проектированию предварительно напряженых железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01 – 84). Часть I. – М.: ЦИТП, 1986.

5. Пособие по проектированию предварительно напряженых железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01 – 84). Часть II. – М.: ЦИТП, 1986.

6. СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции.

7. СНиП 2.01.07 – 85. Нагрузки и воздействия.